腕立ての負荷を真剣に計算してみた!つま先で体重の68%、膝立で50%!?

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超真剣に腕立ての負荷を計算してみた!つま先で体重の68%、膝立で50%!?

最近腕立てを始めたのですが、
そういえば、

腕立ての負荷って、ベンチプレスで言うとどれくらいなんだろう??

という気持ちがわいてきました。
さっと調べると、体重の6割程度など様々な意見がありましたが、

実際に真剣に計算してみたいと思いましたので、
計算過程とともに、腕立て伏せの負荷がどれくらいあるのか説明していきたいと思います!

必要な情報を考える。

まずは、必要な情報を考えます。

負荷を求めるためには、
体重によってかかる重さを、腕で押し返す必要がありますので、

足まで重心までの距離×体重=足から腕までの長さ×負荷

という計算式が成り立ちます。
下のようなイメージですね。
・重心は多分体の真ん中あたりにきて、
・腕の位置は重心の位置より遠いので、負荷としては体重をすべて押し返す必要はない。

ということで、必要な情報は、

・重心
・腕までの距離

であることが分かりました。

重心を求めよう!

ということで、重心を求めていく必要があることが分かりましたので、

重心を求めるために必要な情報を求めていきたいと思います。

重心を求めるためには、

・各部位の重さ
・各部位の距離

を知る必要があります。

まずは各部位の重さから確認していきましょう。

各部位の重さは、

総論身体の計測方法の算定式を参考にしていきたいと思います。
この算定式は、体の一部が欠損している方の体重を補正するために使用する指標なのですが、
この論文とも大きく違いがないため、信頼が得られるデータだと考えます。

部位比率体重50kgの人体重60kgの人体重70kgの人
頭部7%3.54.24.9
胴体43%21.525.830.1
上肢6.5%3.54.24.9
(上腕3.5%)1.82.12.5
(前腕2.3%)1.21.41.6
(掌・手指0.8%)0.40.50.6
下肢19%9.511.413.3
(大腿11.6%)5.87.08.1
(下腿5.3%)2.73.23.7
(足1.8%)0.91.11.3
総論身体の計測方法より

上記の表を見ると、
体重50kgの人で、
・頭の重さが、  3.5kg(7%)
・胴体の重さが、 21.5kg(43%)
・腕の重さが、  3.5kg(6.5%)
・足の重さが、  9.5kg(19%)

となるようです。
上記結果より、

・よく肩こりは頭が重いからという話がありますが、
 頭≒腕1本 と考えると、確かに重たい気がしますね。

・太もも2本で、体の約1/4(23%)程度となり
 基礎代謝を上げるために、太ももを鍛えるというのはある程度合理的に思えます。

これで各部位の重さはわかりましたので、
次に、各部位の位置関係を見ていきましょう。

各部位の位置関係について

各部位の関係については下記サイトを参考人させていただきました。
七頭身の人の体の位置関係になります。

人体の比率を覚えれば人物イラストが上手になる! アタリの取り方講座

上記図を参考にすると

・股下を境に、上下に1:1
・足:下腿:上腿=1:3:3
・胴体:頭部=9:4

であることが分かります。

これらの情報を整理すると、各部位の位置関係については、下記の結果が得られます。

部位長さ
A
累積
B
各部位の足からの距離
C=A/2+B
頭部15%100%92%
胴体35%85%67%
大腿21%50%39%
下腿21%29%18%
7%7%4%
各部位の長さの比率

また、各部位の重心は、部位の真ん中としています。

これを見ると、
・足の長い人は、「股下×2 > 身長」
・足の短い人は、「股下×2 < 身長」
で判断がつきそうですね。笑

各部位の重さ、配置をまとめると。

ということで、各部位の重さと配置をまとめると、下記図となりました。
こう考えると、腕って軽いんですね。笑

足の重要性が際立ってきます。

身体の各部位の重さと配置

それでは、重心を求めていきましょう。

重心の位置を求めるためには、モーメントの釣り合いから、

Σ(足からの距離と各部位の重さ)=体重×重心

の式が成り立つ必要があります。(イメージとしては下記図の通りです )

重心とは何か

計算しやすいように、100kgの人を想定して計算すると、
下記の通り、

部位各部位の重さ
[kg]
足からの長さ
[%]
体重×距離
頭部792%6
上腕785%6
前腕585%4
掌・手指285%1
胴体4367%29
大腿2339%9
下腿1118%2
44%0
合計100合計58

Σ(足からの距離と各部位の重さ)=58kg%

となります。

Σ(足からの距離と各部位の重さ)=体重×重心

ですので、重心は、

体重×重心=100kg×重心位置=58
重心位置=58%

となることが分かりました。

腕立ての態勢なので、腕が上部にあることもあり、
結構腰より上の位置に重心があることが分かります。

負荷を計算する。

では、重心が求まったところで、負荷を計算します。

腕立て伏せで体を持ち上げるためには、

重心×重さ<負荷×腕までの距離

である必要がありました。

では、これに今までの計算で求めた結果を入れていきます。
すると、

重心 × 重さ < 負荷 × 腕までの距離
58% × 体重 < 負荷 × 85%
58% × 体重 ÷ 85% < 負荷
68% × 体重 < 負荷

となり、負荷は体重の68%となることが分かりました!!
同様に、ひざありの場合を計算すると

重心 × 重さ < 負荷 × 腕までの距離
45% × (86%×体重) < 負荷 × 78%
45% × (86%×体重) ÷ 78% < 負荷
58% × (86%×体重) < 負荷
50% × 体重 < 負荷

という計算結果になりました!

上記の結果を表にまとめると、各体重ごとの腕立て伏せの負荷は、
下記の通りとなります。

体重つま先腕立て伏せ膝附腕立て伏せ
40kg2720
45kg3123
50kg3425
55kg3728
60kg4130
65kg4433
70kg4835
75kg5138
80kg5440

僕は70kgですので、ベンチプレス相当で50kgの負荷となります。

まとめ

今回は、ふと腕立て伏せの負荷が気になって計算してみました!

結果として、

つま先腕立て伏せ
68% × 体重 < 負荷

膝立て腕立て伏せ
50% × 体重 < 負荷

であることが分かりました!!

計算するためにいろいろなデータを集めましたが、
頭の重さと腕の重さが同じであったり、
太ももがかなりのウエイトを占めていたりと、
色々とからだのことを知ることができて楽しかったです!

では、いい筋トレライフを!!

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